carbon-lang

Carbon

用途

引导 Agent 了解 Carbon 编程语言：语法基础、通过 Carbon.h 实现双向 C++ 互操作、使用 carbon-toolchain 从源代码构建、实验性的内存安全模型（受检借用）、当前 1.0 之前的限制，以及何时评估 Carbon、何时继续使用 C++。

适用场景

• 为有大量 C++ 依赖的新项目评估 Carbon
• 从 Carbon 调用 C++ 库，或将 Carbon 暴露给 C++
• 从 GitHub 源代码试用 Carbon 工具链
• 了解从 C++ 代码库迁移到 Carbon 的路径
• 评估其是否已适合用于生产环境（目前仍处于实验阶段）
• 比较 Carbon 与现代 C++（C++20/23）的使用体验

工作流

1. 了解项目状态

Carbon (2026 state)
├── Experimental — no 1.0 release
├── Focus: C++ interoperability and migration
├── No production stdlib equivalent to C++ yet
└── Toolchain under active development

将 Carbon 用于探索和迁移原型开发；除非团队接受其不稳定性，否则不要用于生产系统。

2. 构建 carbon-toolchain

git clone https://github.com/carbon-language/carbon-lang
cd carbon-lang

# Prerequisites: LLVM, Clang, CMake, Ninja
./scripts/run_bazelisk.py build \
  //toolchain:install \
  --symlink_prefix=carbon/

# Add to PATH
export PATH="$PWD/carbon/bin:$PATH"

carbon --version

# Online explorer (Compiler Explorer instance)
# http://carbon.compiler-explorer.com/

3. 基本语法

package Sample api;

fn Add(a: i32, b: i32) -> i32 {
    return a + b;
}

fn Main() -> i32 {
    var x: i32 = 3;
    var y: i32 = 4;
    Print(ToString(Add(x, y)));
    return 0;
}

Carbon	C++ 等价写法
fn	函数
var x: i32	int32_t x
class / interface	class / 纯虚类
impl	方法定义
package	命名空间/模块

4. C++ 互操作——从 Carbon 调用 C++

// math.h (C++ header)
#pragma once
namespace Math {
    int Add(int a, int b);
}

// Carbon imports C++ via library directive
package MathInterop api;

import Math;

fn Main() -> i32 {
    var sum: i32 = Math.Add(3, 4);
    return sum;
}

互操作会使用 Clang 解析 C++ 头文件并生成 Carbon 绑定。

5. Carbon.h——将 Carbon 暴露给 C++

// Exported for C++ consumption
package MyLib api;

export fn PublicApi() -> i32 {
    return 42;
}

// C++ side includes generated Carbon headers
#include "carbon/generated/MyLib.h"

int main() {
    return MyLib::PublicApi();
}

构建系统通过 Carbon 工具链驱动程序将 Carbon 目标文件与 C++ 链接。

6. 内存安全——受检借用（实验性）

// Conceptual — API evolving
fn Process(data: i32*) -> i32 {
    // Checked borrow: compiler tracks lifetime
    var ref: i32* = data;
    return *ref;
}

Carbon 的目标是在不使用垃圾回收的情况下实现内存安全——采用经过检查的指针和所有权语义。功能成熟度各不相同；请查看最新的设计文档。

7. 当前限制

• 没有与 C++ <vector>、<thread> 等相当的稳定标准库
• 工具链 API 会随版本更新而变化
• 与 C++/Rust 相比，IDE 支持有限
• 交叉编译方案尚不成熟
• 社区和软件包生态较小

8. Carbon 与 C++ 的选择流程

Choose Carbon exploration when
├── Large C++ codebase to gradually migrate
├── Team wants improved syntax with C++ interop
└── Can tolerate toolchain churn

Stay on C++ when
├── Production stability required now
├── Need full stdlib, Boost, mature tooling
├── Heavy template metaprogramming investment
└── Platform support beyond Carbon targets

9. 构建 Carbon 文件

# Compile and link (toolchain evolving — check docs)
carbon compile sample.carbon --output=sample.o
carbon link sample.o --output=sample

# Typecheck only
carbon compile --phase=check sample.carbon

# Or build from source with Bazel in carbon-lang repo
./scripts/run_bazelisk.py build //toolchain:install --symlink_prefix=carbon/

常见问题

症状	原因	解决方法
构建失败，提示缺少 LLVM	LLVM 版本不正确	使用与 carbon-lang README 中指定版本相符的 LLVM
C++ 导入错误	不支持相关 C++ 特性	简化头文件；用 C API 封装
语法与教程中的不同	1.0 之前变动频繁	查看最新的 carbon-lang 文档
任务没有可用的标准库	尚未实现	暂时桥接到 C++ 库
Explorer 与 CLI 的表现不同	版本不同	两者使用同一提交
与 C++ 链接时报错	ABI 不匹配	使用 Carbon 工具链链接驱动程序

相关技能

• skills/compilers/cpp-templates — 正在迁移的 C++
• skills/compilers/cpp-modules — 与 C++20 模块的比较
• skills/compiler-internals/compiler-frontend — Carbon 编译器架构
• skills/languages/hare-lang — 可选的系统编程语言
• skills/compilers/clang — Carbon 的 Clang 后端
• skills/compilers/llvm — LLVM IR 流程